безглинистый буровой раствор

Формула изобретения

Безглинистый буровой раствор, содержащий фторсодержащий сополимер акриламида и акриловой кислоты и воду, отличающийся тем, что используют сополимер общей формулы:



молекулярной массы 1,2·10⁶ с содержанием фтора до 2% при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Указанный сополимер	0,1-0,15
Вода	Остальное

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин, а именно к безглинистым буровым растворам, используемым при бурении, преимущественно при вскрытии бурением продуктивных пластов в зимнее время при температуре до минус 22°С.

Известен безглинистый буровой раствор (Патент РФ № 1556099, С09K 7/02, опубл. 1995), включающий акриловый полимер, соль трехвалентного металла и воду, отличающийся тем, что, с целью повышения способности восстанавливать технологические свойства после удаления выбуренной породы при одновременном повышении скорости флокуляции, он дополнительно содержит эфир целлюлозы при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Акриловый полимер	0,001-0,035
Соль трехвалентного металла	0,003-0,030
Эфир целлюлозы	0,100-0,300
Вода	Остальное

К недостаткам известного безглинистого бурового раствора можно отнести его повышенное гидродинамическое давления при циркуляции, что снижает КПД процесса промывки скважины и отрицательно сказывается на сохранении проницаемости призабойной зоны пласта.

Известен буровой раствор (Патент РФ № 2243984, С09K 7/02, опубл. БИ № 1, 2005 г.), содержащий оксиэтилцеллюлозу (ОЭЦ) или карбоксилметилцеллюлозу (КМЦ), нефтепродукт - в качестве структурообразователя, порошкообразный высокодисперсный наполнитель с ассоциированным газом (воздух, азот) при следующем соотношении ингредиентов:

Оксиэтилцеллюлоза (ОЭЦ) или
карбоксилметилцеллюлоза (КМЦ)	0,2÷0,3
Нефтепродукт (нефть товарная, дизтопливо, масло)	5÷30
ПАВ (сульфанол, ОП-10)	0,02÷0,05
Высокодисперсный наполнитель
(модифицированный бетонит, лигносульфанаты)	0,9÷1
Газовоздушная смесь - воздух, азот (объемное)	2÷20
Вода	Остальное

К недостаткам известного бурового раствора можно отнести его высокую стоимость, токсичность, пожароопасность, возможность загрязнения окружающей среды отходами бурения, проблемы безопасной их утилизации.

Известен буровой раствор (Патент РФ № 2362793, С09K 8/08, опубл. БИ № 21, 2009), содержащий полиакриламид, кальцинированную соду и воду, при этом он дополнительно содержит карбоксилметилцеллюлозу (КМЦ) и биополимер «Сараксан» или «Сараксан-Т» при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Полиакриламид (ПАА)	0,15-0,3
Карбоксилметилцеллюлоза	0,3-0,5
Кальцинированная сода Na2CО3	0,3-0,5
Биополимер «Сараксан» или «Сараксан-Т»	0,1-0,2
Вода	Остальное

Недостатками данного безглинистого бурового раствора являются повышенное содержание ПАА, включение в рецептуру дорогостоящих химреагентов и невозможность его использования при пониженных температурах окружающей среды (минус 22°С).

Известен безглинистый буровой раствор (Патент US № 4780517, C08F 20/58, опубл. 1988), содержащий примерно от 50 до 98 мол.% акриламида, примерно от 1,9 до 49,9 мол.% соли щелочного металла или аммония, соли акриловой кислоты и примерно от 0,1 до 5 мол.% сополимеризуемых ионных поверхностно-активных веществ.

К недостаткам данного безглинистого бурового раствора можно отнести повышенное содержание полимера, необходимость введения ионных поверхностно-активных веществ.

Известен буровой раствор (Патент РФ № 2301244, С09K 8/12, опубл. БИ № 17, 2007), который получают путем смешивания пресной воды, солевого раствора или морской воды и примерно от 0,3 фунта примерно до 2,5 фунтов на активные соединения полимера одного или нескольких анионных диспергированных полимеров. Анионные диспергированные полимеры состоят из от примерно 2 до примерно 98 мол.% одного или нескольких анионных мономеров и от примерно 98 до примерно 2 мольных процентов одного или нескольких неионных мономеров.

К недостаткам данного безглинистого бурового раствора можно отнести повышенное содержание полимера, а также необходимость введения солевого раствора или морской воды.

Известен буровой раствор (Патент CN № 1528797, C08F 220/56, опубл. 2004), который обладает высокой эффективностью к гидрофобной ассоциации, где средняя молекулярная масса 15000,000-25000,000, обладает низкой температурой замерзания и сопротивлением к солевым отложениям, способный применяться в таких областях, как третичная добычи нефти.

К недостаткам данного бурового раствора можно отнести повышенное содержание полимера от 15 до 35%, а также необеспечение длительного времени работы при пониженных температурах до минус 22°С.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является разработка состава безглинистого бурового раствора, который характеризуется пониженным расходом полимера, сниженной стоимостью бурового раствора, обеспечивает длительное время стабильность рабочих параметров в обычных и сложных условиях бурения при воздействии пониженных температур (температура до минус 22°С).

Техническим результатом является получение безглинистого бурового раствора, обладающего стабильностью рабочих параметров до 120 суток при воздействии пониженных температур до минус 22°С.

Технический результат достигается безглинистым буровом раствором, содержащим фторсодержащий сополимер акриламида и акриловой кислоты и воду, отличающимся тем, что используют сополимер общей формулы

молекулярной массы 1,2·10 ⁶ с содержанием фтора до 2%, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Указанный сополимер	0,1
Вода	Остальное

Данные, приведенные в таблице, показывают, что большее содержание ингредиентов экономически нецелесообразно, так как при увеличении содержание сополимера возрастает вязкость раствора, а температура замерзания не изменяется.

Результаты проведенного анализа
Концентрация фторсодержащего сополимера в растворе, мас.%	Вода, мас.%	Время истечения, сек	Температура замерзания, °С
0,6	99,4	31	минус 22
0,3	99,7	18	минус 22
0,15	99,85	12	минус 22
0,1	99,9	8	минус 22

Пример. Для получения фторсодержащего сополимера используется сополимер акриламида и акриловой кислоты и октофторпентанхлорсульфит, соотношение реагентов 1:5. В реактор с мешалкой вводят 1 г сополимера и добавляют 20 мл бензола, далее добавляют 5 г октофторпентанола. Температуру поднимают до 120°С и проводят реакцию около 120 минут. По окончании реакции от продукта отгоняют бензол, отфильтровывают и сушат остаток.

Структурная формула полученного сополимера

Молекулярная масса 1,2·10 ⁶, х=60%, у=40%. Содержание фтора 2%, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Указанный сополимер	0,1
Вода	99,9

Температура плавления 160°С. Данные ИК-спектра: 2916 см^-1, 2368 см^-1 , 1660 см^-1, 1417 см^-1, 1250 см^-1 , 1094 см^-1.

Для приготовления бурового раствора используется вода и фторсодержащий сополимер. С целью получения однородной гелеобразной массы время приготовления раствора составляет 24 часа при постоянном перемешивании.

Готовый для использования при бурении скважины буровой раствор имеет такие реологические характеристики:

Плотность ( )	1010 кг/м 3
Условная вязкость (В)	8 сек
Температура замерзания	минус 22°С
Водородный показатель	pH 7

Испытания заявляемого бурового раствора показывают, что он является универсальным и не содержит дорогостоящих реагентов, таких как КМЦ. Раствор сохраняет свою стабильность до 120 суток, условная вязкость при этом не изменяется и составляет 8 сек при нормальных и при пониженных температурах (минус 22°С).

Заявляемый буровой раствор обладает комплексом полезных качеств:

- имеет высокую выносящую способность;

- сохраняет продолжительное время свою стабильность, до 120 суток;

- повышает качество крепления скважин за счет исключения образования глинистой корки на стенках скважины;

- предотвращает загрязнение продуктивного пласта;

- может эксплуатироваться при пониженных температурах.

Предлагаемый буровой раствор соответствует всем требованиям к безглинистым буровым растворам, следовательно, позволяет полностью исключить расход глинопорошка.

Широкое применение бурового раствора позволит получить ощутимые экономические выгоды.